基于ADF4360-0的微波扫频信号发生器设计.docx

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1、基于ADF436oo的微波扫频信号发生器设计时间：2OO9-O3-314：09：16米略U引言扫敦信号发生器使产生频率R1时间作均匀变化、等幅的正弦信号作为被测网络的测试信号.当等福扫频信号加于被测网络或系统时.网端或系统的输出幅度将按自身的幅版特性变化.从而,能够测出被测网络或系统的幡顼特性，传统的扫频信号源用分立元件实现.例如:在1C振殊器中采用压控变容二极管、在RC振端潺中采用压控电Ia实现对振荡频率的控制.这类电路郤存在控制精慢低、频率松定性差的域点.由耗集成压控振筋器(V8)的出现,窄带扫频信号源通常采用图1所示方案21V8是电路中的核心器件,输出方波信号,用低通流波器(1P)掇取其

2、基波作为所需正弦波扫软信号.VCo的输出版率由外部定时元件R、C控制,并由D/A转换器输出的比流电Ai进行小他因调整,单片机通过数字量控制D/A转涣器输出的粳损电压.实现对输出频率的控M，核电路的输出频率受V定时元件的精慢、热稳定性以及电源电压稳定性影响较大,即使可以通过反馈通道进行询整.也无法做好地保证输出频率的精度“除了精度达不到要求外,上面也路频率只能达到Kat员级.很难满足微波的要求.为了产牛3GHz微波信号.本设计采用了ADI公司的ADh36OO芯片,并用AD1公司的ADSPBF533平台对其实施控制,最终用在某i波传感器中.单片机rD/A4VCOk1P_u4_H_n_,_A)图1用

3、压柱振符鹘v实现的卡带扫媛信号发生.器祗图2.ADF436oo芯片性能分析3ADF436OO足-纨岛集成度N个合成跨集成V8芯片，主.要由数字鉴相器，电荷泵，R分频鹄、A.B计数票及“税前HP/P+1分蟆器等组成.数字鉴相潜时R计tt器勺N计数潺的输出信号进行相位比较.得到一个误基电压，Mbit可煽稗参考R分频鹄对外SI1晶报分频后得到参考频率，该JS件可以通过可编程6位A计数器、13位B计数鹘及双模前置分班!K(PP+D来共同完成主分甄比N(NBP+A).因此设计时只需外加环路滋波龈并选择合适的等考值，即可获得稳定的孩率输出,其输出频率为：fo-ft-N(fiR)(1)式中f为参考频率,它可

4、由高稳定慢晶体振济器掇供。而共鉴相频率fr为：fr-fi/R(2)ADF436OO足美国AD1公司生产的岛性能校相频率合成芯片,芯片内V可由数字信号控制,这与传统VCO用模拟信号控制不同.该跨件的主要特点如下：(1)该合成器的输出蟆率范围为2400-2725MHZ1并可选择二分频.选择二分版时，可输出12OO1365MHZ的频率信号I(2)工作电乐为336V:(3)合成器的输出信号的功率可控制林出为73dBm-6dBmi(4)可煽程双模前置分孩潺的分强比为16/17.32/33笠C(5)能弊进行模拟和数卞锁定检测I(6)芯片内部集成V8.ADF436OO足一款双模前置分频型单环频率合成器,诬S

5、K件可在不改变频率分辨率的同时,7效地提高版本合成器的输出版率。图2所示是一个双松前置型锁相频率合成恭的工作原理方根图4CRIST.R图2双模前置型慑相娱率合成器结构悦理图在图2所示的器件结构中P+1P为高速双模前置分颇器,其分城模数为P+1和P,此外,系统中的A为脉冲存咽可编程“数器；B为主可a程“效S：MC为模控制设轼电路，双模前置分拨器通常只有两个计数工作模式,但工作时只要一个模控制信号就可以实现简单的换模i1数工作,而不需要采用类似可很程分贩潺那样复杂的ff11S(攒作,因而其工作续率可以做得像固定分续器那样高，事实上,双模前置分频器可以很好地解决国定前眦分频器提高嫡出频率fo和降低收

6、率分辨率fo的矛E，,3、电路设计3.1设计要求要求该信号发生器工作在2.4-2.7GHZ的娠率范惕，在该频率范国内电路输出等福信号，中心缄率为2.6GHz,电路总的价出相位噪声小于-IO(XIBC/Hz,电路相位物出误差小于屿-3.2ADF4360-0应用电路利用锁相环微率合成器设计的信号发生潺径为后续电路提供良好的信号乱图3所示是利用ADF46O-O芯片作为恺号双的具体电路“本电路用ADF436oo来户生24G-2.7GHz的戏性变化的微波信号，电路中的外部品振为IOMHZ的高校定度行源晶体撅荡:S.晶体撅荡器为ADF436oo提供畲名频率和时钟,由DSP通过SPI朱【控制ADF436oo

7、芯片的锁存器，使用时尚报应接到ADF4360-0的冬考时钟输入引脚C1K_ref,且其内部电荷泵输出用到CP(ChargePUmP)与VCO输出引附VTUNE之向还应接入环路浊波电路，图3打叛侑号发生器电路原理图875nF工I-图4:防环路泡波电路图4星一个三阶环路迪波电路,迭杼fr=uMHz,R=2,所以续率问BfrR为5MHz,这电的频率何隔也就是览相器的跷相领率,吟相频率越高，雄率合成器的分贩数做趣帐,则带内相位噪声就越少,但是可选的领点也就越少,设i1时要将二者综合考虑.同样,开环带宽的选挣需要在杂Ift(SPUr)程度与馈定时问(IOektime)之问进行取自。在较小的回路帝宽情况下

8、,杂Itt也较小,但是镣定时间较慢，在较大的回路带宽情况下,馈定时间较快但杂放於高，事实上,在设计时,可以利用ADI公司提供的AD1simP11工具计算出三阶环路造波器的元件参数如下:R=1.13kC=534pFC2=8.75nF.C3=269pF.R2=3W1.33电路的PCB设计电路的PCB设计同样也很既变，H注意以下几点：为J便于嫁接，面芯片封装时，芯片引脚的存盘要比实际尺寸长o5mm,宽0.05mm；在酎妣信号税、存世和芯片周因应限可能多添接地铜皮，井与主地相连。酎顺信号戏要层可能的短；为了减少时钟恺号的干扰，可以将时钟线进行包地处理；ADF436oo射施物出战阻抗应为5。口，减少信号

9、反射，34仿面结果使用ADkimP11对该电路进行仿Ju图5是“尊环路泄波器电阻电容参数时系统生成的原理用，从图上我们可以希列满足我们设计的频率要求时环路泄波器的器件等数，图5环路泄波器替数仿式晚理图OutputPhaseError(&p)XMJUJ*eqd图6环路速波港除出相位识空图6是时域环路流波器输出相也误整图，从图上我打可以看出大约在6o邀秒后环路迪波器输出相位谍始为o,符合设“要求，IWMMM24MK1图7相位噪声领域仿说图图7是相位噪声的版域仿真图，包括环路泡波潺.芯片本身、内部压控振箔春和总的相位啜声扳率在2.6GHZ时的关系曲线，从图上我们能够看出频率大JTOoMHZ时所有的相

10、位噪声都在-16OdBC/Hz陌近.可以满足设计要求.1k10kIOOkIM10MIOOMIGIOGFrquncy(Hi)2isw1FMResponseat2.60GHZAmpKudePhMe图8环路泡波系版域喇应图8是环路泡波春花中心戮率为2.6GHZ时的续域响应图，包括福度和相位与续率的关系曲线,从图中我们可以君出当始率大于IMHZ以后，打叛怡号发生赛辎出是等幅信号，相位不变，我们的工作贩率要求是2.4-2.7GHz,从仿我结果来希能婚满足设口要求，图9是E片时域和顿域的仿真环境和结果，从报告中可以看出中心竣率设是2.6GHz.打般数困是2.4-2.7GHZ和输出相位噪声数据等信息，35实

11、测结果在上述设计的基础上,制作r-个微波打版信号发生器,实测结果如下:工作额率:2400MHZ-2725MHz65个娱点可以选挣，城率间隔；5MHz,输出功率：NTIdBm相位峻声：M-o8dBcHz（偏国中心领事IOkHZ处），Omb*M4S/3dg.WSMVCO.MTmn.m8AtfBWHI.dMM“SeQMIFkMMFB1in4M90on03.Q,IaoMw-moIMM(sM*IWM0*npff1MtMWiBtW0BMGMrtIRY2*G*，WOhi”ZBfyQr*xi”，gyIrmMMtv1OOKvwMWer0a1CmfJeS，100“f441MBc*，1OD8f,JJtctwvT*waMttomteMArt0mM3S0VI0-CMtftaDM*BMa一图9除出报告3.6实验结界及分析本设计中ADF436o-o输出打妣侑号的中心妣率设置为2.6GHz,ADF4360-0的R计数寄设为2.Ri1数器为参考信号嫡入提供分域比R.分收后得到5MHz的鉴相效率，Ni1数器为VCo输阳提供分领比，由式可设眦相庖的寄存器的参数，根据系统坳出要求，设定N=52o，即B=16,P=32,A=8.由于用通常方法很难户生射城信号源，本文用贩率合成器ADF436O-O设计扫菽侑号发生春，仿真结果表明本设计达到了演期的设计要求